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切削油(液)的維護與管理及故障處理

文章出處:未知 人氣:發表時間:2018-09-11 15:37

一、油基切削液的維護與管理

油基切削液在使用過程中不易變質,一般只需定期補充所消耗的一部分以維持足夠的循環油量,是一種長期使用易于管理的切削液。所謂易于管理只是相對于水基切削液而言。為了長期保持油基切削液的性能,加強管理也是必要的。

在注入新的切削液時,必須事先將油箱清洗干凈,去除切屑、油泥、淤渣等。如果在新的切削液中混入已經變質的切削液、油污等,將加速新液的劣化變質。在使用期間換用別的切削液時,要預先進行兩種切削液的相容性和性能變化檢查,如不相容或混合后性能下降時,則要前一種切削液清除后才能換上后一種切削液。

油基切削液在使用管理上必須注意以下問題:

1、因混入水分而引起潤滑性、防銹性下降。

2、因混入漏油使有效成分減少而引起性能降低。

3、微細切屑、鐵粉、淤渣的堆積導致切削液的使用性能變差。

4、機床軸承部件和供液泵中使用的銅合金產生變黑、腐蝕。

關于水分混入切削液的原因,主要是前道工序是水基切削液,水由工件帶進來,或使用過水基切削液的機床換用油基切削液時,液箱和管道積存有水分等。為了除去附著在工件和機床的水分,必須先用具有水置換性的防銹油和清洗油進行處理,將水分通過置換性防銹油或清洗油帶走。水分混入切削液中使切削液的防銹性能下降,特別切削液中有些潤滑添加劑遇到水會分解,產生腐蝕性物質,使機床和工件生銹,而且有些添加劑遇水會變成粘稠狀物質,堵塞過濾網,影響切削液的正常使用。切削液含水后,其潤滑性能也大幅度下降,使刀具耐用度縮短。

混入少量水的油基切削液,可加熱蒸發,再用活性白土吸附并過濾,可重新使用,如切削性能下降,可適當補充一些添加劑(如加入質量分數為10%JQ-1精密切削潤滑劑或JQ-2極壓切削潤滑劑),便可恢復原來的使用性能。

在油基切削液的管理上,要特別當心漏油的混入。因油基切削液與機床用的液壓油、潤滑油同為礦油,故僅從外觀不能判斷是否有漏油混入。液壓油和一般潤滑油所含添加劑濃度比油基切削液低,如果大量的潤滑油混入到油基切削液中,其添加劑的濃度就會降低,結果使其切削性能下降,刀具的耐用度縮短。一般混入油的量如超過數量分數30%,油基切削液的性能就會顯著下降,這時就要補充添加劑或將油降格使用。所以為了保持油基切削液的性能,必須盡量減少漏油的混入。但組合機床、滾齒機等機床從結構上幾乎都是使潤滑油流入切削液中,要避免潤滑油的漏入似乎很困難。這時應粗略估計一下每月漏入切削液的漏油量,定期補充一些切削潤滑劑(如JQ-1JQ-2),便可使切削液長期保持良好的切削性能。液壓油的混入大都是由于密封不良所致,故只要檢修好密封裝置就能防止液壓油的混入。

切削液在使用過程中存在較大的問題是微細切屑、鑄鐵粉、淤渣等沉積在油箱內加速切削油的劣化變質,使油的粘度增高或生成膠狀物質等。所以在切削過程中,不僅要除去大切屑,連細微粉也要定期清除,便可減輕切削液的污濁,延長切削液的使用壽命。

在槍鉆加工、磨削加工中,金屬粉混入切(磨)削液不但會損傷供液泵,而且會使已加工表面粗糙度惡化,所以必須采用過濾法排除切屑。槍鉆機床要求使用10μm的濾紙進行切削液過濾。另外切削液的油箱也要足夠大,使切削液在循環過程中保持足夠的油量,減少切削液的升溫。此外,定期補充新液,使供液箱內保持足夠的液量對減少切削液的溫升也很重要。切削液的溫度過高,不僅影響工件的加工精度,也會加快切削液的劣化。

機床的軸承部件和供液泵中使用的銅合金產生變黑和腐蝕主要是使用含有活性硫系極壓添加劑的切削液引起,所以對有銅合金與切削液接觸的機床,應選用非活性型的切削液。直接用硫磺粉加入礦油中生產的硫化切削液對銅合金的腐蝕嚴重,改用硫化脂肪油加入礦油中配制的硫化切削液,其活性度明顯下降,基本上對銅合金不產生腐蝕。

二、乳化液的維護與管理

乳化液的維護保養比油基切削液復雜得多。當配制乳化液時,要先將水加滿水箱,然后邊攪拌邊加入乳化油。要避免將水加入油中或用少量的水稀釋乳化油,否則會得到油包水型乳化液,這類乳化液的粘度大,不適合一般的切削使用。

配制乳化液所用的水十分重要,含各種礦物質和鹽的硬水常會妨礙乳化過程。用硬水配制的乳化液常會迅速分層,析出大量的油和不溶于水的皂,影響使用效果。另一方面,如水質太軟,泡沫就有可能增多。所以配制乳化液時要預先了解水質的情況,如水質太硬必須經過預處理,可在水中加入質量分數為0.1%-0.3%的三聚磷酸鈉或二乙胺四醋酸鈉便可起到降低水質硬度的作用。但加入三聚磷酸鈉過多會導致細菌、霉菌的繁殖。所以如果當地的自來水硬度過大,最好使用去離子水。

乳化液中含有的脂肪油和不飽和脂肪酸很容易被微生物侵蝕。乳化液經常遇到的微生物有細菌、霉菌和藻類三類,這三類微生物對乳化液的穩定性有不利影響。許多乳化液都含有殺菌劑,但其添加量都受到油溶解度的限制。當配制成乳化液時,殺菌劑的濃度進一步降低,因而降低了它的殺菌作用。乳化液受到微生物的侵蝕后,乳化液中的不飽和脂肪酸等化合物被微生物所分解,破壞了乳化液的平衡,產生析油,析皂及酸值增大,引起乳化液腐敗變質。觀察乳化液的腐敗現象有如下過程:

1、輕微的腐敗臭氣發生。

2、乳化液由乳白色變成灰褐色。

3PH值、防銹性急劇下降。

4、乳化液油水分離,生成沉渣或油泥等物質,堵塞過濾網。

5、切削、磨削性能下降。

6、產生臭味擴散到整個車間,使操作環境惡化,不得不更換新的切削液。

為了防止乳化液腐敗,可以采取如下措施:

1、注入新液時,首先要把機床周圍及供液系統內的切屑和油污等物全清除,并有殺菌劑消毒后才加入新液。不清洗干凈就等于向新液中投放腐敗的菌種。

2、乳化液稀釋要用自來水或軟水,避免使用含大腸桿菌和無機鹽多的地下水。

3、要進行補給液的管理,保持乳化液在規定的濃度下工作,稀薄濃度的乳化液助長細菌的繁殖。

4、當發現PH值有降低的傾向時,應添加PH值增高劑(如碳酸鈉),使PH值保持在9左右。當乳化液的PH值超過9時,微生物便難于繁殖。

5、節假日等長期停機時,應向液箱內定期鼓入空氣,以防止厭氧菌的繁殖,同時也可除去臭氣。

6、在注意防止漏油混入的同時,安裝一個能迅速除去混入漏油的裝置。

7、采用有效的排屑方式,避免切屑堆積在液箱內。

8、若覺察到腐敗的征兆,應立即添加殺菌劑將菌殺滅。

一般酚類的殺菌劑毒性較大,對廢液的排放造成污染,已較少使用。目前較常用的低毒殺菌劑為三丹油,添加量的質量分數約0.1%-0.2%(對稀釋后的乳化液),對延長乳化液的使用周期有明顯效果。

三、合成切削液的維護與管理

合成切削液屬于單相體系,沒有乳化液的成分復雜,PH值也較乳化液高(一般9-9.5),而且合成液中常含有硼酸鹽、苯甲酸鹽、亞硝酸鹽等成分,這些成分都有一定的抗微生物分解的能力,所以合成液的使用壽命一般都較乳化液長,不易腐敗變質。

在使用合成切削液時主要應注意三個問題:一是要控制好使用濃度。在切削液使用一段時間后,由于水分蒸發及工件、切屑帶走一部分切削液,在補充水時要按比例加入一定量的原液,最好定期作濃度檢查,如濃度變化較大時,應適當調整加入的水量和原液量,使切削液保持在規定的濃度范圍內使用;二要盡量避免在合成液中混入潤滑油,由于合成液一般都含有較多的表面活性劑,混入潤滑油后,油便被乳化,使合成液逐漸變為乳化液,影響其使用性能,也容易引起發臭變質;三是避免使用硬度過大的水。合成液中一般都含有脂肪酸皂作潤滑劑,如水的硬度大時,水中的鈣、鎂離子與脂肪酸反應生成不溶性皂,使潤滑性能下降,并影響清洗效果。所以對硬度大的水要進行軟化處理后再進行配制,或在組份中加入抗硬水劑。

在合成液中定期加入一定量的殺菌劑也可以延長換液的周期。

使用合成切削液要特別重視機床和工件的防銹管理。使用的稀釋水中若含有多量的氯化鈉、硫酸鹽,不僅易引起切削液的腐敗,也會降低其防銹性能,所以稀釋水應選用好的水質。切削液的防銹性與濃度有著密切關系,當防銹性降低時,一般采取的措施是補充原液以提高合成切削液的濃度。合成切削液不含油,水分蒸發后不能在金屬表面留下一層油膜,其防銹性能比油基切削液和防銹乳化液差。工件在工序之間滯留,或氣象條件驟變,空氣濕度大等環境都易引起生銹,應考慮將工件浸入防銹水或涂上防銹油以防止銹蝕。機床的工作臺面在下班前也應將水抹干凈涂上防銹油。

切削液的使用方法對刀具壽命和加工質量都有很大影響,即使是最好的切削液,如果不能有效地輸送到切削區域,也不能起到應有的作用。因此選用以潤滑為主的切削液時(如切削油),應當把它輸送到能在摩擦表面生成油膜的部位。相反,如果選用的切削液以冷卻為主(水基切削液),就應當使切削液接近刀具的刃部。這種條件下通常要用壓力法強迫切削液進入切削區域,從而把刀具、工件、切屑由于摩擦和變形所產生的熱量帶走。連續應用切削液比間斷應用切削液好,間斷應用切削液會產生熱循環,從而導致硬而脆的刀具材料(硬質合金刀具)產生裂紋和崩刀。間斷使用切削液除了縮短刀具壽命外,還會使工件表面粗糙度不均勻。

正確使用切削液的另一個好處是有效地排除切屑,這也有助于刀具壽命的延長。如適當安放切削液的噴嘴,可防止銑刀和鉆頭的排屑堵死或排屑不暢。對于一些大工件的加工,或大進給量的強力切削、磨削,采用連排或多排的冷卻液噴嘴,使之能充分冷卻,有利于提高加工效率,保證加工質量。

1)手工加油法 固體或膏狀劑可以用毛筆、刷子將潤滑劑或滴落到刀具或工件上(主要是攻螺紋、板牙套螺紋時)。最近還研制出手提式供液器,通過加壓將潤滑劑霧化,噴到刀具和工件上。

在沒有配量冷卻系統的機床上,如果鉆孔或攻螺紋的數量不多,用手工加油是有效的方法。當在同一機床上要完成良種不同加工時,用手工加油可以與機床上的溢流冷卻系統配合起來使用。

2)溢流法 最常見的使用切削液的方法是溢流法。用低壓泵把切削液打入管道中,經過閥門從噴嘴流出,噴嘴安裝在接近切削區域。切削液流過切削區后再流到機床的不同部件上,然后匯集到集油盤內,從集油盤流回切削液箱中,循環使用。因此,切削液箱應有足夠的容積,使切削液有時間冷卻并使細的切屑及磨粒等沉降。視加工種類的不同,切削液的容積約為20~200L,個別加工則更大,如鉆深孔及強力磨削等,切削液可達500~1000L或更大。在集油盤內應設有粗的過濾器,防止大的切屑進入切削液箱,并在泵的吸油口裝有一個精細過濾器。對于磨削、珩磨和深孔鏜等機床,由于加工的工件表面質量要求高,必須去除更細的磨屑、砂輪顆粒和切削時微粒,如槍鉆深孔加工,要用μm的濾紙進行過濾。采用過濾設備可以避免切削液中含有過多的污染物或過多的金屬顆粒,有助于保持切削液的清潔和延長切削液的使用周期。現代自動化機床一般都設有切削過濾、分離、凈化裝置。

用溢流法可使切削液連續不斷地流到切削區域并沖走切屑。切削液的流量要大一些,才能使刀具和工件被切削所淹沒。除了向切削區提供適當的切削液外,還要有足夠的切削液來防止不正常的溫升。在深孔鉆加工中,切削液箱如太小,切削液的溫升很快,當油溫超過60度時,切削便不能繼續進行,所以深孔鉆床一般都配有較大的冷卻油箱。

切削液流的分布方式直接影響到切削液的效率。噴嘴應當安置在使切削液不會因受離心力的作用而拋離刀具或工件之外的位置。最好是用兩個或多個噴嘴,一個把切削液送到切削區域,而其他的則用于輔助和沖走切屑。

車削和鏜削時要求把切削液直接送到切削區域,使切削液覆蓋刀具的刃部和工件而起到良好的冷卻作用。實踐經驗證明,切削液的噴嘴內徑至少相當于車刀寬度的3/4

對于重負荷的車削和鏜削,需要有第二個噴嘴沿刀具的下則面供給的切削液可以不受切屑阻擋而順利送到刀具和工件之間,有助于在低速時起潤滑作用。

水平鉆孔和鉸孔時,最好是通過空心刀具內孔把切削液送到切削區域,保證刃部足夠的切削液并把切屑從孔中沖出來。由于鉆頭的螺旋槽(為了排出切屑)要起到把切削液從切削區往外排出的作用,因此即使是立鉆,進入切削區的切削液也很少,只有空心鉆頭才能解決這一問題。目前,我國大多數鉆孔都采用麻花鉆,切削液的進入與排屑方向相反,所以切削液很難進入刀刃上,影響了切削液的冷卻潤滑效果,以致造成鉆頭容易燒傷,磨損嚴重,耐用度低。如何改善切削液的供給方法是值得研究的問題。

銑削時最好用兩個噴嘴將切削液輸送到銑刀的進刀和出刀側,一個噴嘴流出的切削液被銑刀齒送到切削區域,另一個噴嘴流出的切削液則把切屑從刀具中沖出來。窄的銑刀用標準的圓形噴嘴即可,寬的刀具要用扁平的噴嘴,其寬度至少為刀具寬度的3/4,才能有良好的覆蓋率。

對于平面銑削,用有許多小孔的管子制成的環形噴液器較好。這樣可以把切削液送到各個刃口,使刀具完全浸在切削液中,起到均勻的冷卻作用。如果經常用某種特定尺寸的端面銑刀,最好是帶有扇形的環形噴射器,其開口處的曲線與刀具的半徑相配。

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